SUS304不锈钢冷轧粘辊现象的改善方法.pdf
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1、第卷第期上海金属,年月,作 者 简 介:李 均 禹,男,硕 士,主 要 从 事 不 锈 钢 加 工 研 究,:不 锈 钢 冷 轧 粘 辊 现 象 的 改 善 方 法李 均 禹李 立 新周顺彭洲苏严(武 汉 科 技 大 学 省 部 共 建 耐 火 材 料 与 冶 金 国 家 重 点 实 验 室,湖 北 武 汉)【摘 要】不 锈 钢 因 其 优 良 性 能 而 被 广 泛 应 用,但 在 冷 轧 生 产 过 程 中 存 在 粘 辊 现 象,会 造 成 产 品 质 量 和 生 产 效 率 的 下 降。对 已 有 的 用 来 判 断 冷 轧 粘 辊 程 度 的 粘 着 指 数 模 型 进 行 了优 化
2、,重 点 分 析 了 轧 制 规 程、轧 制 速 度、轧 辊 尺 寸、轧 辊 表 面 粗 糙 度 等 对 粘 辊 程 度 的 影 响。提 出在 满 足 实 际 生 产 调 节 范 围 的 前 提 下,通 过 优 化 轧 制 规 程、降 低 轧 制 速 度 和 压 下 率、采 用 更 小 直 径轧 辊 等 方 法,可 以 有 效 改 善 粘 辊 现 象。【关 键 词】不 锈 钢,冷 轧,粘 辊,粘 着 指 数,轧 制 规 程中 图 分 类 号:文 章 编 号:()(,)【】,【】,不 锈 钢 是 一 种 应 用 广 泛 的 奥 氏 体 不锈 钢,在 其 冷 轧 生 产 过 程 中 时 常 会 发
3、 生 粘 辊 现 象。粘 辊 是 指 轧 制 材 料 的 部 分 碎 片 在 轧 制 过 程 中 不 断粘 附 累 积 在 工 作 辊 表 面,导 致 工 作 辊 使 用 寿 命 缩短、产 品 表 面 质 量 恶 化。国 内 外 学 者 一 直 在 研 究粘 辊 机 制 及 其 影 响 因 素。由 于 铁 素 体 不 锈 钢的 粘 辊 现 象 比 奥 氏 体 不 锈 钢 严 重 得 多,目 前 关于 铁 素 体 不 锈 钢 热 轧 粘 辊 的 研 究 较 多,而 对 奥 氏体 不 锈 钢 冷 轧 粘 辊 的 研 究 较 少。彭 艳 等建 立 了冷 轧 粘 着 指 数 模 型,并 作 为 判 断
4、 钛 板 冷 轧 粘 辊 程度 的 依 据,这 为 判 断 奥 氏 体 不 锈 钢 冷 轧 粘 辊 程 度提 供 了 思 路。本 文 以奥 氏 体 不 锈 钢 为 研 究 对 象,在 已 有 粘 辊 模 型 的 基 础 上,考 虑 冷 轧 时 轧 辊 的 弹 上海金属第卷性 压 扁 以 及 前 后 张 力 等 影 响,从 轧 制 规 程、轧 制 速度、轧 辊 尺 寸 等 方 面 探 究 了 影 响 粘 辊 的 主 要 因 素,并 提 出 了 具 体 改 进 措 施。粘 着 指 数 模 型 优 化已 有 的 冷 轧 粘 着 指 数 模 型:(,)()式 中:为 粘 着 指 数,其 值 与 材 料
5、 性 质、润 滑 油 性能、轧 制 工 艺 参 数 等 有 关;为 润 滑 油 吸 附 能;为 润 滑 油 相 对 分 子 质 量;为 润 滑 油 熔 点;为润 滑 油 在 时 的 运 动 黏 度;为 轧 辊 的 圆 周 速度;为 压 下 率;、分 别 为 轧 件 的 热 导 率、密 度和 比 热 容;为 板 材 硬 度;为 轧 件 出 口 厚 度;为 轧 辊 半 径;为 轧 辊 表 面 不 平 度 的 平 均 高 度;为 界 面 粘 着 能。考 虑 到 不 同 材 料 对 于 模 型的 适 用 情 况 存 在 差 异,为 了 更 好 地 表 征不 锈 钢 在 实 际 冷 轧 时 的 粘 着
6、程 度,本 文 对 其 冷 轧粘 着 指 数 模 型 进 行 了 优 化。润 滑 油 膜 破 裂 失 效 的 临 界 温 度塑 性 加 工 过 程 通 常 处 于 边 界 摩 擦 状 态,或 是以 边 界 摩 擦 为 主 的 混 合 摩 擦 状 态。在 边 界 摩 擦 状态,具 有 润 滑 作 用 的 润 滑 剂 油 膜 称 为 边 界 润 滑 膜。孙 建 林对 边 界 润 滑 膜 失 效 临 界 温 度 公 式 进 行 了推 导 简 化:()()式 中:为 气 体 常 数,取 ();为轧 辊 与 板 材 变 形 区 相 对 滑 动 速 度。等提 出 了 一 种 接 触 表 面 间 相 对滑
7、动 速 度 的 计 算 方 法:()式 中:、分 别 为 轧 辊 的 圆 周 速 度、压 下 量 和轧 件 出 口 厚 度。辊 缝 最 高 温 度由 布 洛 克 滑 动 界 面 最 高 温 度 模 型得 到 辊缝 最 高 温 度 的 计 算 公 式:()()式 中:为 辊 缝 最 高 温 度;为 形 状 系 数,取 决于 热 通 量在 热 源 宽 度上 的 分 布 形 式,热 通 量均 匀 分 布 时 ,取,半 椭 圆 分 布 时取;为 热 通 量 分 布 平 均 值;为 热 源 宽 度,可以 近 似 为 变 形 区 接 触 弧 长;为 热 源 速 度,可 以近 似 为 轧 辊 与 板 材 变
8、 形 区 相 对 滑 动 速 度。图为 假 设 的 不 规 则 带 状 移 动 热 源 模 型。图移 动 带 状 热 源 根 据 文 献 ,热 通 量 平 均 分 布 值为:()式 中:为 热 功 当 量,取 ;为 与 摩 擦 因数有 关 的 系 数,根 据 经 验 取;为 单 位 宽度 轧 制 力,根 据对公 式 简 化 后 的公 式计 算:()槡 ()式 中:为 考 虑 弹 性 压 扁 后 的 变 形 区 长 度;为 轧辊 压 扁 半 径;为 考 虑 接 触 表 面 摩 擦 力 影 响 的 应力 状 态 系 数;为 考 虑 张 力 影 响 的 系 数;为 平 面变 形 抗 力,;为 冷 轧
9、 变 形 抗 力。由 于 在 变 形 区 内 各 断 面 处 变 形 程 度 不 等,若取为 常 量,通 常 根 据 加 工 硬 化 曲 线 取 本 道 次 平均 变 形 量 所 对 应 的 变 形 抗 力 值。图为 根 据 试 验数 据 拟 合 得 到 的不 锈 钢 的 加 工 硬 化 曲线。平 均 变 形 量计 算 公 式 为:()式 中:为 本 道 次 轧 前 的 预 变 形 量,();为 本 道 次 轧 后 的 总 变 形 量,();、分 别 为 冷 轧 前 轧 件 的 厚 度、本道 次 轧 前 轧 件 的 厚 度 和 本 道 次 轧 后 轧 件 的 厚 度。第期李 均 禹 等:不 锈
10、 钢 冷 轧 粘 辊 现 象 的 改 善 方 法 图 不 锈 钢 的 加 工 硬 化 曲 线 由 于 不 锈 钢 连 续 冷 轧 时 常 采 用 张 力 轧 制,优化 后 的 冷 轧 粘 着 指 数 模 型 需 考 虑 张 力 的 影 响。文献 分 别 给 出 了 张 力 影 响 系 数的 计 算 公式:()()()()式 中:为 加 权 系 数,取;、分 别 为 前 后 张力;当 无 张 力 轧 制 时,张 力 影 响 系 数。由 于 冷 轧 过 程 中 材 料 的 变 形 抗 力 很 大,轧 辊会 产 生 明 显 的 弹 性 压 扁 现 象,此 时 变 形 区 长 度 可用 西 齐 柯 克
11、 公 式 计 算:()槡()()()()式 中:为 单 位 轧 制 力,;为 轧 辊 半径;为 泊 松 比,取;为 工 作 辊 弹 性 模 量,取 。计 算 钢 板 冷 轧 时 的 摩 擦 因 数:槡 ()()式 中:为 考 虑 润 滑 剂 种 类 的 系 数,植 物 油,矿 物 油;为 润 滑 油 在 时 的 运 动黏 度;为 轧 辊 表 面 光 洁 度 和 压 下 率 的 影 响 系数,当 辊 面 为?时,当 辊面 为?时,(),对 于 很 粗糙 的 轧 辊(?),润 滑 剂 种 类 的 影 响 较 小,此 时 用 ()槡计 算 摩 擦因 数。优 化 后 的 粘 着 指 数确 定 润 滑
12、油 膜 破 裂 失 效 的 临 界 温 度 和 辊 缝 最高 温 度 的 计 算 公 式 后,建 立 优 化 的 粘 着 指 数 模 型:(,)()当 时,即,此 时 辊 缝 最 高 温 度高 于 润 滑 油 膜 破 裂 失 效 的 临 界 温 度,润 滑 油 发 生破 裂 失 效,容 易 产 生 粘 辊 现 象;当 时,即,此 时 辊 缝 最 高 温 度 低 于 润 滑 油 膜 破 裂 失效 的 临 界 温 度,润 滑 油 还 未 发 生 破 裂 失 效,不 容 易产 生 粘 辊 现 象。对 粘 着 指 数 模 型 主 要 做 了 如 下 优 化:考 虑 冷轧 时 轧 辊 的 弹 性 压 扁
13、 现 象,使 变 形 区 长 度 和 轧 辊半 径 的 计 算 更 符 合 实 际;不 锈 钢 冷 轧 多 采 用 连 轧,需 考 虑 张 力 的 影 响,将 前 后 张 力 作 为 新 的 自 变 量添 加 到 新 模 型 中;结 合 冷 轧 摩 擦 因 数 的 影 响 因 子,给 出 了 不 同 轧 辊 表 面 不 平 度 时 摩 擦 因 数 的 计 算 公式,使 不 同 状 况 下 的 摩 擦 因 数 更 精 确。计 算 机 模 拟 软 件 开 发根 据 优 化 后 的 粘 着 指 数 模 型,通 过软 件 进 行 编 程,具 有 通 过 输 入 相 关 自 变 量 参数 就 能 计 算
14、 得 到 相 应 冷 轧 粘 着 指 数 的 功 能。计 算机 仿 真 软 件 的 参 数 输 入 界 面 及 计 算 结 果 如 图所 示。影 响 粘 辊 程 度 的 因 素由 式()可 知,粘 着 指 数与 润 滑 油 种 类 和性 能、轧 辊 速 度、压 下 量、材 料 性 质、前 后 张 力、轧辊 尺 寸、轧 面 粗 糙 度 等 因 素 有 关。下 文 主 要 就 其中 的 轧 制 规 程、轧 辊 速 度、轧 辊 尺 寸、前 后 张 力 等因 素 进 行 探 讨。轧 制 规 程 对 粘 着 程 度 的 影 响为 更 好 地 研 究 轧 制 规 程 对不 锈 钢 冷轧 粘 着 的 影 响
15、,对 国 内 某 冷 轧 厂 存 在 明 显 粘 着 现 上海金属第卷图计 算 机 仿 真 软 件 的 参 数 输 入 界 面()及 计 算 结 果()()()象 的 生 产 线 进 行 分 析。将 该 生 产 线 的 轧 制 规 程 命名 为 轧 制 规 程。在 保 持 总 压 下 量 不 变 的 前 提下,改 变 各 道 次 压 下 率,得 到 轧 制 规 程,具 体 数据 如 表所 示,表 中 括 号 外 数 据 为 轧 制 规 程,括号 内 数 据 为 轧 制 规 程。为 考 虑 单 一 变 量,需 控制 其 他 变 量 保 持 不 变,故 不 考 虑 前 后 张 力,取 轧 制速 度
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